淹没射流冲击煤体应力模型及破煤临界条件研究

为探究煤矿水力化卸压增透瓦斯治理作业中淹没射流破煤的临界条件,首先,基于紊动射流、接触力学及动量定理等理论,建立淹没射流冲击煤体应力模型,并对其进行离散数值求解;然后,分析淹没射流冲击煤体表面应力的分布特征,进而根据最大正应力准则确定淹没射流破煤临界条件;最终,以贵州金佳矿为例,开展淹没射流破煤现场验证试验。研究表明:射流冲击区内煤体的最大主应力为轴向压应力,冲击区外煤体的最大主应力为径向拉应力;冲击区内和冲击区外煤体表面的最大主应力均呈中心对称分布,而且随径向距离的增大而降低;淹没射流破煤的临界压力和临界喷嘴直径均随煤体强度和冲击靶距的增加而增大,而且靶距越大,煤体强度对临界条件的影响越大;淹没射流能够高效破碎现场松软煤层,而硬煤需要通过非淹没射流或伴随射流条件完成破碎。